(57)【要約】【課題】柱状スペーサが影響してラビング不可能となる配向されない領域をなくし、配向異常のない液晶表示装置およびその製造方法、並びに投射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】柱状のスペーサ７が形成された対向基板２に配向膜８，９を形成した後、スペーサの周辺部の配向膜８に対し光照射により配向処理を行い、スペーサの周辺部以外の領域における配向膜９に対しラビングにより配向処理を行う。光照射による配向処理とラビングによる配向処理の順序は問わない。このように、スペーサ７の影響によりラビングにより配向処理を行うことが困難なスペーサ７の周辺部の配向膜８には、光照射により配向処理を行っている。従って、全ての領域における配向膜８，９を有効に配向処理することができ、液晶６の配向異常が防止される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を挟持する２つの基板の一方に、他方の基板との間隙を維持する柱状のスペーサと、前記液晶を配向させる配向膜が形成された液晶表示装置であって、
前記配向膜は、
前記スペーサの周辺部であって、光照射に応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第１の配向領域と、
前記スペーサの周辺部以外の領域であって、ラビングに応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第２の配向領域と
を有する液晶表示装置。
【請求項２】
２つの前記基板のいずれかに入射光を遮る遮光層が形成されており、
前記スペーサおよび前記第１の配向領域は、前記遮光層に重なる位置に設けられている
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記配向膜は、前記第１の配向領域と前記第２の配向領域とで異なる材料により形成されている
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶を挟持する２つの基板の一方に、他方の基板との間隙を維持する柱状のスペーサと、前記液晶を配向させる配向膜が形成された液晶パネルと、光源とを有し、前記光源からの光を前記液晶パネルにより変調し、投射する投射型液晶表示装置であって、
前記配向膜は、
前記スペーサの周辺部であって、光照射に応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第１の配向領域と、
前記スペーサの周辺部以外の領域であって、ラビングに応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第２の配向領域と
を有する投射型液晶表示装置。
【請求項５】
２つの前記基板のいずれかに入射光を遮る遮光層が形成されており、
前記スペーサおよび前記第１の配向領域は、前記遮光層に重なる位置に設けられている
請求項４記載の投射型液晶表示装置。
【請求項６】
前記配向膜は、前記第１の配向領域と前記第２の配向領域とで異なる材料により形成されている
請求項４記載の投射型液晶表示装置。
【請求項７】
液晶を挟持する２つの基板のうち一方の基板に、他方の基板との間隙を維持する柱状のスペーサを形成し、かつ、配向膜を形成する液晶表示装置の製造方法であって、
前記スペーサが形成された前記基板に、前記配向膜を形成する工程と、
前記スペーサの周辺部の前記配向膜に対し、光照射により配向処理を行う工程と、
前記スペーサの周辺部以外の領域における前記配向膜に対し、ラビングにより配向処理を行う工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記配向膜を形成する工程において、前記スペーサの周辺部と、前記スペーサの周辺部以外の領域とで、異なる材料により前記配向膜を形成する
請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記配向膜を形成する工程において、前記スペーサの周辺部と、前記スペーサの周辺部以外の領域とで、材料が異なる前記配向膜をインクジェットを用いて形成する
請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
２つの前記基板のいずれかに入射光を遮る遮光層が形成されており、
前記遮光層に重なる位置に前記スペーサを形成する
請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記光照射により配向処理を行う工程において、少なくともラビング開始方向とは反対側の前記スペーサの周辺部の前記配向膜に対し、光照射により配向処理を行う
請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法、並びに投射型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、軽量、低消費電力の特徴を生かして、コンピュータの表示装置としてあるいはテレビの表示装置として、種々の分野で利用されるようになってきている。例えば、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を３つのライトバルブにより、変調し、変調された後の色光束を再合して、投射面に拡大投射している。
【０００３】
そして、液晶プロジェクタ等に適用されるライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）駆動によるアクティブマトリクス型液晶表示装置が用いられる。アクティブマトリクス型液晶表示装置のほとんどには、ネマティック液晶が用いられており、主な表示方式として旋光モードの液晶表示装置がある。旋光モードの液晶表示装置では、90度捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック（ＴＮ型）液晶が採用され、原理的に白黒表示で、高いコントラスト比と良好な階調表示性を示す。
【０００４】
一般的にアクティブマトリクス型液晶表示装置は、スイッチング素子及びスイッチング素子に接続された表示電極が形成されたＴＦＴアレイ基板と、ＴＦＴアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、ＴＦＴアレイ基板と対向基板との領域に封入された液晶とで構成されている。液晶材料が所望の電気光学的特性を得るためには基板間隙を表示領域全体で均一にする必要性がある。基板間隙を制御するために、近年、フォトレジスト材料からなる柱状のスペーサを２枚の基板いずれかに形成する技術が提案されている。
【０００５】
従来は、プラスチックビーズなどの球をスペーサとして用いていたが、球の直径の均一性や分散性が悪い、画素領域に位置するスペーサによって光の透過率が低下する、といった問題があった。一方、柱状スペーサは、非画素領域に選択的に形成できることから光を効率的に利用できたり、非常に高精度の基板間隙制御ができるといった利点が多く、高精細、高輝度化の１技術として注目、採用されている。
【０００６】
更に、これらの基板の上に液晶分子を配向させる配向膜を形成し、ラビング処理を行い、配向膜が対向するように、重ね合わせ、画素表示領域の周囲にシールを形成する。これらの工程を経ることで、空セルが製造される、その後、この空セル内に液晶が封入されて、液晶セルが製造される。なお、前述した液晶は、数種類の単体液晶材料からなり、液晶組成物ともよばれる。製造された液晶セルに偏光板が取り付けられて液晶表示装置が製造される。
【特許文献１】特許第２９９１３０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述のような柱状のスペーサが形成された液晶表示装置においては、柱状のスペーサの側面では配向できない領域が発生していた。柱状スペーサは突起物でありラビングの毛があたらないからである。特に、ラビング開始側と逆の方向に位置する配向膜部分においては、柱が影となりラビングの毛を当てることは非常に困難である。配向されない領域は、通常のプレチルト角とは逆の領域、即ち、リバースチルトドメインとよばれる。
【０００８】
リバースチルトドメインは、通常、横電界の影響が出易いところに位置する場合が多く、その表示状態によって正常領域と透過率が異なるため、ムラやスジなどの表示不良になったり、正常領域とリバースチルトドメインとの間にディスクリネーションラインが発生して光漏れを起こし、コントラストが低下するといった問題がある。
【０００９】
また、ラビングされない領域による光漏れを防止するために、特許文献１には、柱状スペーサ位置を変更して光漏れを目立たなくさせる方法が提案されているが、ラビングされない領域が存在することは根本的には改善されていないので、光漏れを完全になくすことはできない。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、柱状スペーサが影響してラビング不可能となる配向されない領域をなくし、配向異常のない液晶表示装置およびその製造方法、並びに投射型液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、液晶を挟持する２つの基板の一方に、他方の基板との間隙を維持する柱状のスペーサと、前記液晶を配向させる配向膜が形成された液晶表示装置であって、前記配向膜は、前記スペーサの周辺部において、光照射に応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第１の配向領域と、前記スペーサの周辺部以外の領域において、ラビングに応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第２の配向領域とを有する。
【００１２】
上記の本発明の液晶表示装置では、柱状のスペーサの影響でラビングにより配向制御力を付与することが困難なスペーサの周辺部である第１の配向領域には、光照射により配向制御力を付与している。従って、スペーサの周辺部とそれ以外の領域とを含む全ての領域における液晶が、配向膜により有効に配向される。
【００１３】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の投射型液晶表示装置は、液晶を挟持する２つの基板の一方に、他方の基板との間隙を維持する柱状のスペーサと、前記液晶を配向させる配向膜が形成された液晶パネルと、光源とを有し、前記光源からの光を前記液晶パネルにより変調し、投射する投射型液晶表示装置であって、前記配向膜は、前記スペーサの周辺部において、光照射に応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第１の配向領域と、前記スペーサの周辺部以外の領域において、ラビングに応じた配向制御力により前記液晶を配向させる第２の配向領域とを有する。
【００１４】
上記の本発明の投射型液晶表示装置では、柱状のスペーサの影響でラビングにより配向制御力を付与することが困難なスペーサの周辺部である第１の配向領域には、光照射により配向制御力を付与している。従って、スペーサの周辺部とそれ以外の領域とを含む全ての領域における液晶が、配向膜により有効に配向される。
【００１５】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶を挟持する２つの基板のうち一方の基板に、他方の基板との間隙を維持する柱状のスペーサを形成し、かつ、配向膜を形成する液晶表示装置の製造方法であって、前記スペーサが形成された前記基板に、前記配向膜を形成する工程と、前記スペーサの周辺部の前記配向膜に対し、光照射により配向処理を行う工程と、前記スペーサの周辺部以外の領域における前記配向膜に対し、ラビングにより配向処理を行う工程とを有する。
【００１６】
上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、スペーサが形成された基板に配向膜を形成した後、スペーサの周辺部の配向膜に対し光照射により配向処理を行い、スペーサの周辺部以外の領域における配向膜に対しラビングにより配向処理を行う。ただし、光照射による配向処理とラビングによる配向処理の順序は問わない。
このように、スペーサの影響でラビングによる配向処理が困難なスペーサの周辺部の配向膜には、光照射により配向処理を行う。従って、スペーサの周辺部とそれ以外の領域とを含む全ての領域における配向膜を有効に配向処理することができ、その上に形成される液晶は、配向処理がなされた配向膜により有効に配向される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コントラストなどの特性が良好で、リバースチルトドメイン等の配向異常による表示性能の低下を防止できる液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の液晶表示装置およびその製造方法、並びに投射型液晶表示装置の最良の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
第１実施形態
図１は本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の平面図であり、図２は本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図である。
【００２０】
液晶表示装置は、ＴＦＴアレイ基板１と、これに対向配置される透明な対向基板２とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１は、例えば石英基板からなり、対向基板２は、例えばガラス基板や石英基板からなる。ＴＦＴアレイ基板１には、画素電極３が設けられており、例えばＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）などの透明導電性薄膜からなる。対向基板２には、ＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜からなる対向電極４が全面に設けられている。対向基板２には、更に、各画素部の開口領域以外の領域にＡｌやＡｇなどからなる遮光層５が設けられている。
【００２１】
ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間には、液晶６が充填されている。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間には、基板間隔を規定する柱状スペーサ７が形成されている。後述するように、柱状スペーサ７は、フォトリソグラフィ技術により形成されたものである。柱状スペーサ７は、遮光層５と重なる位置に形成される。
【００２２】
液晶６と各基板１，２との間には、液晶を配向させる第１の配向膜８および第２の配向膜９が形成されている。対向基板２側には、柱状スペーサ７の周辺領域のみに第１の配向膜８が形成されており、それ以外の領域には第２の配向膜９が形成されている。より詳細には、ラビング方向を図中矢印Ｙ１で表すと、柱状スペーサ７を取り囲む領域に加えて、ラビング開始側と反対側に位置する対向基板２上に第１の配向膜８が形成されている。
【００２３】
第１の配向膜８は、光配向処理を施すことにより液晶６を配向させるのに適当なポリイミド等の材料により形成される。第２の配向膜９は、ラビング処理することにより液晶６を配向させるのに適当なポリイミド等の材料により形成される。ＴＦＴアレイ基板１側には、第２の配向膜９のみが形成されている。
【００２４】
ＴＦＴアレイ基板１について構成をより詳細に説明する。
液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に複数形成された画素電極３には、隣接する位置に各画素電極３をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ１０が接続されている。ＴＦＴ１０は、ＴＦＴアレイ基板１に形成された多結晶シリコン等からなる半導体層１１と、半導体層１１上に酸化シリコン等の絶縁膜１３を介して形成されたゲート電極となる走査線１４と、半導体層１１に接続されたソース電極１７およびドレイン電極１８により構成されている。走査線１４は、ソース電極１７およびドレイン電極１８に対し酸化シリコン等からなる層間絶縁膜１６により絶縁されている。層間絶縁膜１６上には、ＴＦＴ１０を保護する窒化シリコン等からなる保護膜１９が形成されている。
【００２５】
ＴＦＴ１０は図１に示すように、画素信号が供給される信号線２０が前述したＴＦＴ１０のソース電極１７に電気的に接続されており、液晶６に書き込む画素信号を供給している。また、ＴＦＴ１０のゲートに走査線１４が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１４にパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
【００２６】
画素電極３は、ＴＦＴ１０のドレイン電極１８に電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ１０は、一定期間だけそのスイッチを開けることにより、信号線２０から供給される画素信号を所定のタイミングで書き込む。画素電極３を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板２に形成された対向電極４との間で一定期間保持される。
【００２７】
液晶６は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリホワイト表示であれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示装置から画素信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
【００２８】
ここで、保持された画素信号がリークされるのを防ぐために、画素電極３と対向電極４との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量Ｃｓが設けられている。蓄積容量Ｃｓは、保持容量線１５と、保持容量線上に絶縁膜を介して形成された画素電極３とにより形成される。これにより、保持特性は更に改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置が実現できる。
【００２９】
上記の本実施形態に係る液晶表示装置は、対向基板側の柱状スペーサ７の周辺領域のみに光配向処理が局所的に行われた第１の配向膜８が形成されている。
次に、上記の光配向処理方法および装置の一例について図面を参照して説明する。
【００３０】
図３は、光配向処理を実現する光配向処理装置の一例を示す概略構成図である。
【００３１】
光配向処理装置は、光配向処理の対象となる基板３０を搭載する基板ステージ３１と、基板３０に対して局所的に光を照射するためのマスク３２を支持するマスクホルダ３３と、マスク３２に対して光を照射する照射ヘッド３４と、基板ステージ３１を搭載するマスクホルダ３３を走行レール３５に沿って走行させるユニット搬送部３６とを有する。
【００３２】
基板ステージ３１によって支持された基板３０は、マスクホルダ３３に設置されたマスク３０と対向して配置されている。基板３０および基板ステージ３１は、マスクホルダ３３内に設置されている。
【００３３】
基板ステージ３１の下部には、基板ステージ３１を駆動させるための駆動部３７が備えられている。駆動部３７は、Ｘ方向へ基板ステージ３１を駆動するためのＸ水平駆動部３７ａと、Ｙ方向へ基板ステージ３１を駆動するためのＹ水平駆動部３７ｂと、Ｚ方向へ基板ステージ３１を駆動させるためのＺ垂直駆動部３７ｃと、基板ステージ３１を回転させるためのψ回転駆動部３７ｄとを備えている。また、マスクホルダ３３と、ユニット搬送部３６との間に、ユニットφ回転部３８が設けられている。ユニットφ回転部３８は、ψ回転駆動部３７ｄの回転軸と、照射ヘッド３４の回転軸に直交する回転軸を中心として、マスクホルダ３３を所定の角度だけ傾ける。
【００３４】
マスク３２は、図２の柱状スペーサおよびその周辺部に開口（光透過部）が形成されたフォトマスクであり、基板３０を覆うことにより、マスク３２に全面照射される偏光紫外線のうち、開口部を通過した偏光紫外線のみを基板３０へ照射させる。
【００３５】
照射ヘッド３４は、マスク３２の上方よりマスク３２に向かい偏光紫外線を照射する。照射ヘッド３１の回転中心軸を基板３０の配向膜表面に設定し、その回転中心軸に対して角度を調整できるように構成されている。
【００３６】
次に、図４をも参照して上記の光配向処理装置の動作について説明する。図４は、基板３０とマスク３２との位置関係を示す図である。
駆動部３７のＸ水平駆動部３７ａ、Ｙ水平駆動部３７ｂ、Ｚ垂直駆動部３７ｃおよびψ回転駆動部３７ｄを適宜駆動して、基板ステージ３１上にある基板３０をマスク３２に接近させマスク３２と基板３０との間を所定のギャップ幅にする。
【００３７】
図４に示すように、図中、基板３０の第１の配向領域Ａのみに光配向処理を行う場合を想定する。第１の配向領域Ａは、図２の第１の配向膜８が形成された領域に相当する。第２の配向領域Ｂは、図２の第２の配向膜９が形成された領域に相当する。
【００３８】
第１の配向領域Ａのみに偏光紫外線を照射する場合、照射ヘッド３４からの偏光紫外線の入射角が＋θで、偏光紫外線がマスク３２内に入射したとき、マスク３２の遮蔽膜３２ａが設けられていない部分から紫外線はマスク３２を通過する。マスク３２を通過した偏光紫外線は、図４に示すように、入射角θで入射するため、基板３０への照射領域は、マスクの開口位置からずれることとなる。
【００３９】
従って、マスク３２と基板３０間のギャップと、入射角θで定まる補正量ｄだけ、マスクの開口位置から第１の配向領域Ａが偏光紫外線の進行方向にずれるように、基板ステージ３１を駆動部３７により移動させる。これにより、図４に示すように、第１の配向領域Ａが偏光紫外線により照射されるように位置合わせされる。
【００４０】
そして、照射ヘッド３４により入射角θで偏光紫外線を照射した状態で、ユニット搬送部３６により基板３０とマスク３２との位置関係を保持したまま両者を移動させることにより、基板３０の局所的な光配向処理が行われる。
【００４１】
図５は、偏光紫外線の偏光方向と液晶の配向方向との関係を示す図である。図５では、２回の照射によりプレティルト角をもった液晶を配向させる例について示している。本例では、直線偏光した紫外線に対する高分子配向膜の吸収の異方性を用いる。すなわち、高分子配向膜に照射した紫外線の偏光方向とほぼ平行に並んだ分子鎖は吸収が大きく、紫外線の偏光方向とほぼ直角方向に並ぶ分子鎖より相対的にその分子鎖の切断が生じやすいことを用いている。
【００４２】
図５に示すように、第１の配向膜８に吸収される波長の紫外線を直線偏光状態で第１の配向膜８に照射する。この照射により、基板面内の配向方向は、１回目の紫外線照射における偏光方向Ｐ１と垂直（図５中のラビング方向と同じ向き）になる。
【００４３】
次に、２回目の照射を行う。２回目の紫外線照射は、偏光方向Ｐ２を１回目の照射の偏光方向Ｐ１に対して９０°回転させ、かつ照射方向を基板に対して偏光方向を含む垂直面内で所定量傾ける。つまり、図５に示すように、２回目の偏光紫外線の偏光方向Ｐ２は基板に対して傾ける。この２回目の紫外線照射により、紫外線の入射方向と平行な方向にプレチルト角を生じさせることができる。
【００４４】
上記の２回の紫外線照射は、図３に示す配向処理装置により、１回目の紫外線照射を行った後、ユニットφ回転部３８により基板ステージ３１を９０°回転させ、照射ヘッド３４により基板３０に対する紫外線の入射方向を所望のプレティルト角を生じさせるように設定して、２回目の紫外線照射を行うことにより実現される。なお、液晶の配向方向を制御するための紫外線照射と、液晶のプレティルト角を制御するための紫外線照射とを同時に行うこともできる。
【００４５】
次に、上記の液晶表示装置の製造方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、ここでは、特に画素電極３および対向電極４の形成工程以降の工程について説明する。画素電極３および対向電極４形成までの工程は、従来と同様である。
【００４６】
まず、遮光層５および対向電極４を形成した対向基板２に、柱状スペーサ７となる透明レジスト層を形成する。例えば、対向基板２上にフォトレジストとして、ＰＭＥＲ（東京応化工業株式会社製）をスピンコート法により３μｍの厚さに塗布した後、フォトマスクを用いて紫外線照射による露光処理を行い、次いで現像して、柱状スペーサ７を形成する。
【００４７】
次に、対向基板２を中性洗剤を用いて洗浄し、その後、例えば１２０℃で２０分間乾燥させる（ステップＳＴ１）。
【００４８】
次に、対向基板２にオフセット印刷を用いて第１の配向膜８を形成する（ステップＳＴ２）。例えば、対向基板側２については、柱状スペーサ部分及びその周辺部にのみパターンを形成した版を用いて、第１の配向膜（可溶性ポリイミドＡＬ１２５６：日本合成ゴム株式会社製）８を印刷し、１００℃で１分間乾燥させる（ステップＳＴ２、ＳＴ３）。版のパターンは本実施形態においては、１０μｍ径の柱状スペーサに対し、画素毎に左右上下２μｍ大きい１４μｍ角の大きさのパターンを用いる。根拠としては、本発明者らの実験により１０μｍ径の柱状スペーサに対し、最大２μｍの配向異常領域が発生したからである。
【００４９】
次に、前述した柱状スペーサ部分だけを除いたパターンの版を用いて、第２の配向膜（可溶性ポリイミドＡＬ１０５１：日本合成ゴム株式会社製）９を印刷し、１００℃で１分間乾燥させる（ステップＳＴ４、ＳＴ５）。その後、例えば１８０℃で１時間ポストベークを行い、溶媒を乾燥させる（ステップＳＴ６）。
【００５０】
次に、柱状スペーサ７及び周辺部上下左右２μｍの開口をもった（光を透過する）石英のマスク３２を用いて、対向基板を覆い、図３〜図５を参照して説明した光配向処理装置により、ポリイミドの塗布面に直線偏光させた偏光紫外線（中心３１３ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ2 の密度で照射する（ステップＳＴ７参照）。なお、保持率の観点から、紫外線照射光量は１Ｊ／ｃｍ2 以下であることが好ましい。この後、上記の偏光紫外線を基板の法線に対して、例えば７０°方向から照射する。ただし、偏光紫外線の照射方向は７０°に限られず、基板の法線に対して、傾斜していればよい。この方法を用いると、液晶分子は、偏光紫外線の偏光方向に直交する方向に配向する。
【００５１】
次に、レーヨンや綿などの繊維を用いて、ラビングによる配向処理を行う（ステップＳＴ８）。ラビング方向は、例えばＴＦＴアレイ基板１と対向基板２が９０度捩れる方向で行う。なお、第１の配向膜形成工程（ステップＳＴ２、ＳＴ３）と第２の配向膜形成工程（ステップＳＴ４、ＳＴ５）は逆でもかまわない。また、光配向処理工程（ステップＳＴ７）とラビング処理工程（ステップＳＴ８）は逆でもかまわないが、より品質のよい配向が得られるのは上述の実施形態の通りである。ラビング方向と紫外線照射の配向方向の関係は図５に示したとおりである。
【００５２】
ＴＦＴアレイ基板側においては、ＴＦＴアレイ基板１にＴＦＴ１０および画素電極３を形成した後に、ＴＦＴアレイ基板１を中性洗剤を用いて洗浄し、その後、例えば１２０℃で２０分間乾燥させる（ステップＳＴ１１）。
【００５３】
次に、通常のべたの版を用いて、第２の配向膜（可溶性ポリイミドＡＬ１０５１：日本合成ゴム株式会社製）９を印刷し、例えば１００℃で１分間乾燥させる（ステップＳＴ１２，ＳＴ１３）。その後、１８０℃で１時間ポストベークを行い、溶媒を乾燥させる（ステップＳＴ１４）。
【００５４】
次に、ＴＦＴアレイ基板１に対し、レーヨンや綿などの繊維を用いて、ラビングによる配向処理を行う（ステップＳＴ１５）。ラビング方向は、例えばＴＦＴアレイ基板１と対向基板が９０度捩れる方向で行う。
【００５５】
以上のようにして、対向基板２とＴＦＴアレイ基板１の配向処理が終了した後に、対向基板２とＴＦＴアレイ基板１のいずれか一方に、注入口を除いて形成されるシールパターンを光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤（図示せず）を用いて形成する。続いて、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２を重ね合わせ、液晶材料を封入し、注入口を紫外線硬化樹脂により封止（図示せず）する。
【００５６】
こうして得られた液晶表示装置の配向異常領域を観察したところ、従来約２μｍの幅の配向異常領域が発生していたのに対し、ほとんど観察できない状態にまで改善されていた。画質を観察したところ、光漏れのない良好な画質を得ることができた。
【００５７】
なお、本実施形態では、柱状スペーサ領域とそれ以外の領域で、各々異なる配向膜を使用したが、同じ配向膜でも光漏れ防止を目的とした同様の効果が得られる。また、ラビング開始方向とは逆側のスペーサ側面周辺部にのみ、異なる配向膜を形成し、光照射によりプレチルト角を得ることで、より信頼性のよい液晶表示装置を得ることができる。
【００５８】
上記の本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法によれば、対向基板２に形成された柱状スペーサ７の領域に光配向処理用の第１の配向膜８を形成し、局所的に紫外線照射による光配向処理を行うことにより、柱状スペーサ７の影響によりラビング不可能な領域を配向させることができる。そして、ラビング可能な領域にはラビングにより配向処理を行うことにより、全ての領域における液晶を配向させることができる。
【００５９】
この結果、上記の本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法により製造された液晶表示装置は、リバースチルトドレインなどの配向異常がなく、高い表示性能を実現することができる。
【００６０】
また、柱状スペーサ７および第１の配向膜８を遮光層５に重なる位置に設けることにより、紫外線により反応する第１の配向膜８への光の入射を遮光層５により防止することができ、配向膜の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
第２実施形態
第１実施形態では、第１の配向膜８および第２の配向膜９ともにオフセット印刷により形成する例について説明したが、本実施形態ではインクジェットを用いて第１の配向膜８および第２の配向膜９を形成するものである。なお、それ以外の点については、第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００６２】
本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００６３】
遮光層５および対向電極４を形成した対向基板２に、柱状スペーサ７となる透明レジスト層を形成する。遮光層５および対向電極４までの形成工程は、従来と同様である。例えば、対向基板２上にフォトレジストとして、ＰＭＥＲ（東京応化工業株式会社製）をスピンコート法により３μｍの厚さに塗布した後、フォトマスクを用いて紫外線照射による露光処理を行い、次いで現像して、柱状スペーサ７を形成する。
【００６４】
次に、対向基板２を中性洗剤を用いて洗浄し、その後、例えば１２０℃で２０分間乾燥させる（ステップＳＴ２１）。
【００６５】
配向膜の形成のため、インクジェットノズルに、第１の配向膜材料（可溶性ポリイミドＡＬ１２５６：日本合成ゴム株式会社製）を溶質としγ−ブチロラクトンを溶媒とする２．０ｗｔ％の溶液を入れたもの、別のインクジェットノズルに、第２の配向膜材料（可溶性ポリイミドＡＬ１０５１：日本合成ゴム株式会社製）を溶質としγ−ブチロラクトンを溶媒とする２．０ｗｔ％の溶液を入れたものを準備する。使用したインクジェットノズルはピエゾ式インクジェットノズルである。
【００６６】
そして、対向基板側の柱状スペーサ部分及びその周辺部に、上記のインクジェットノズルを用いて、第１の配向膜（可溶性ポリイミドＡＬ１２５６：日本合成ゴム株式会社製）８を形成する。印刷法と同様に１０μｍの柱に対し、左右上下２μｍ大きい１４μｍ角の大きさのパターンを各画素の柱状スペーサに対応する領域に形成する。根拠としては、発明者らの実験により１０μｍの柱状スペーサに対し、最大２μｍの配向異常領域が発生したからである。前述した柱状スペーサ部分だけを除いた領域には、上記のインクジェットノズルを用いて、第２の配向膜（可溶性ポリイミドＡＬ１０５１：日本合成ゴム株式会社製）９を選択的に形成する（ステップＳＴ２２）。
【００６７】
次に、例えば１００℃で１分間乾燥させる（ステップＳＴ２３）。続いて、例えば１８０℃で１時間ポストベークを行い、溶媒を乾燥させる（ステップＳＴ２４）。
【００６８】
次に、柱状スペーサ７及び周辺部上下左右２μｍの開口をもった（光を透過する）石英のマスク３２を用いて対向基板２を覆い、図３〜図５を参照して説明した光配向処理方法により、ポリイミドの塗布面に直線偏光させた偏光紫外線（中心３１３ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ2 の密度で照射する（ステップＳＴ２５）。なお、保持率の観点から、紫外線照射光量は１Ｊ／ｃｍ2 以下であることが好ましい。この後、上記の偏光紫外線を基板の法線に対して、例えば７０°方向から照射する。ただし、偏光紫外線の照射方向は７０°に限られず、基板の法線に対して、傾斜していればよい。この方法を用いると、液晶分子は、偏光紫外線の偏光方向に直交する方向に配向する。
【００６９】
次に、レーヨンや綿などの繊維を用いて、ラビングによる配向処理を行う（ステップＳＴ２６）。ラビング方向は、例えばＴＦＴアレイ基板１と対向基板２が９０度捩れる方向で行う。なお、光配向処理工程（ステップＳＴ２５）とラビング処理工程（ステップＳＴ２６）は逆でもかまわないが、より品質のよい配向が得られるのは上述の実施形態の通りである。ラビング方向と紫外線照射の配向方向の関係は図５に示したとおりである。
【００７０】
ＴＦＴアレイ基板側においては、ＴＦＴアレイ基板１にＴＦＴ１０および画素電極３を形成した後に、ＴＦＴアレイ基板１を中性洗剤を用いて洗浄し、その後、例えば１２０℃で２０分間乾燥させる（ステップＳＴ３１）。
【００７１】
次に、上記のインクジェットノズルを用いて、ＴＦＴアレイ基板に、第２の配向膜９（可溶性ポリイミドＡＬ１０５１：日本合成ゴム株式会社製）のみを形成し、１００℃で１分間乾燥させる（ステップＳＴ３２，ＳＴ３３）。その後、１８０℃で１時間ポストベークを行い、溶媒を乾燥させる（ステップＳＴ３４）。
【００７２】
次に、ＴＦＴアレイ基板１に対し、レーヨンや綿などの繊維を用いて、ラビングによる配向処理を行う（ステップＳＴ３５）。ラビング方向は、例えばＴＦＴアレイ基板１と対向基板が９０度捩れる方向で行う。
【００７３】
以上のようにして、対向基板２とＴＦＴアレイ基板１の配向処理が終了した後に、対向基板２とＴＦＴアレイ基板１のいずれか一方に、注入口を除いて形成されるシールパターンを光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤（図示せず）を用いて形成する。続いて、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２を重ね合わせ、液晶材料を封入し、注入口を紫外線硬化樹脂により封止（図示せず）する。
【００７４】
こうして得られた液晶表示装置の配向異常領域を観察したところ、従来約２μｍの幅の配向異常領域が発生していたのに対し、ほとんど観察できない状態にまで改善されていた。画質を観察したところ、光漏れのない良好な画質を得ることができた。
【００７５】
なお、本実施形態では、柱状スペーサ領域とそれ以外の領域で、各々異なる配向膜を使用したが、同じ配向膜でも光漏れ防止を目的とした同様の効果が得られる。また、ラビング開始方向とは逆側のスペーサ側面周辺部にのみ、異なる配向膜を形成し、光照射によりプレチルト角を得ることで、より信頼性のよい液晶表示装置を得ることができる。
【００７６】
上記の本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、オフセット印刷による配向膜形成方法に比べて、配向膜材料の使用量が圧倒的に少なくてすむといった利点がある。
【００７７】
第３実施形態
本実施形態は、第１あるいは第２実施形態に係る液晶表示装置（液晶パネル）を備えた投射型液晶表示装置に関するものである。
【００７８】
図８は、本実施形態に係る投射型液晶表示装置の全体構成の一例を示す図である。
図８に示す投射型液晶表示装置は、透過型の液晶パネルを３枚用いてカラー画像表示を行ういわゆる３板方式のものである。
【００７９】
投射型液晶表示装置は、光を出射する光源４１と、一対の第１および第２レンズアレイ４２，４３と、第１および第２レンズアレイ４２，４３間に設けられ、光路（光軸４０）を第２レンズアレイ４３側に略９０度曲げるように配置された全反射ミラー４４とを備えている。第１および第２レンズアレイ４２，４３には、それぞれ複数のマイクロレンズ４２Ｍ，４３Ｍが２次元的に配列されている。第１および第２レンズアレイ４２，４３は、光の照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光を複数の小光束に分割する機能を有している。
【００８０】
光源４１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、青色光、緑色光を含んだ白色光を出射する。光源４１は、白色光を発する図示しない発光体と、発光体から発せられた光を反射、集光する凹面鏡とにより構成される。発光体としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプ等が使用される。凹面鏡は、集光効率が良い形状であることが望ましく、例えば回転楕円面鏡や回転放物面鏡等の回転対象な面形状となっている。
【００８１】
第２レンズアレイ４３の光の出射側に、ＰＳ合成素子４５と、コンデンサレンズ４６と、ダイクロイックミラー４７とが順に配置されている。ダイクロイックミラー４７は、入射した光を、例えば赤色光ＬＲと、その他の色光とに分離する。
【００８２】
ＰＳ合成素子４５には、第２レンズアレイ４３における隣り合うマイクロレンズ４３Ｍ間に対応する位置に、複数の１／２波長板４５Ａが設けられている。ＰＳ合成素子４５は、入射した光をＰ偏光成分およびＳ偏光成分の偏光光に分離する機能を有している。また、ＰＳ合成素子４５は、分離された２つの偏光光のうち、一方の偏光光を、その偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を保ったままＰＳ合成素子４５から出射し、他方の偏光光（例えば、Ｓ偏光）を、１／２波長板４５Ａの作用により、他の偏光成分（Ｐ偏光成分）に変換して出射する機能を有している。
【００８３】
ダイクロイックミラー４７によって分離された赤色光ＬＲの光路に沿って、全反射ミラー４８と、フィールドレンズ５４Ｒと、液晶パネル５５Ｒとが順に配置されている。全反射ミラー４８は、ダイクロイックミラー４７によって分離された赤色光ＬＲを液晶パネル５５Ｒに向けて反射する。液晶パネル５５Ｒは、フィールドレンズ５４Ｒを介して入射した赤色光ＬＲを、画像信号に応じて空間的に変調する。
【００８４】
ダイクロイックミラー４７によって分離された他の色光の光路に沿って、ダイクロイックミラー４９が設けられている。ダイクロイックミラー４９は、入射した光を例えば緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。
【００８５】
ダイクロイックミラー４９によって分離された緑色光ＬＧの光路に沿って、フィールドレンズ５４Ｇと、液晶パネル５５Ｇとが順に配置されている。液晶パネル５５Ｇは、フィールドレンズ５４Ｇを介して入射した緑色光ＬＧを、画像信号に応じて空間的に変調する。
【００８６】
ダイクロイックミラー４９によって分離された青色光ＬＢの光路に沿って、リレーレンズ５０と、全反射ミラー５１と、リレーレンズ５２と、全反射ミラー５３と、フィールドレンズ５４Ｂと、液晶パネル５５Ｂとが順に配置されている。全反射ミラー５１は、リレーレンズ５０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミラー５３に向けて反射する。全反射ミラー５３は、全反射ミラー５１によって反射され、リレーレンズ５２を介して入射した青色光ＬＢを、液晶パネル５５Ｂに向けて反射する。液晶パネル５５Ｂは、全反射ミラー５３によって反射され、フィールドレンズ５４Ｂを介して入射した青色光ＬＢを、画像信号に応じて空間的に変調する。
【００８７】
赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路が交わる位置に、３つの色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを合成する機能を有するクロスプリズム５６が配置されている。また、クロスプリズム５６から出射された合成光を、スクリーン５８に向けて投射するための投射レンズ５７が設けられている。
【００８８】
クロスプリズム５６は、３つの入射面５６Ｒ，５６Ｇ，５６Ｂと、一つの出射面５６Ｔとを有している。入射面５６Ｒには、液晶パネル５５Ｒから出射された赤色光ＬＲが入射する。入射面５６Ｇには、液晶パネル５５Ｇから出射された緑色光ＬＧが入射する。入射面５６Ｂには、液晶パネル５５Ｂから出射された青色光ＬＢが入射する。クロスプリズム５６は、入射面５６Ｒ，５６Ｇ，５６Ｂに入射した３つの色光を合成して出射面５６Ｔから出射する。
【００８９】
図８に示す投射型液晶表示装置に適用される液晶パネル５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂは、図２に示すＴＦＴアレイ基板１と対向基板２の外側に一対の偏光板が設けられた構造をもつ。
【００９０】
上記の本実施形態に係る投射型液晶表示装置によれば、投射型などの非常に強い光を常に入射するようなデバイスにおいて、柱状スペーサ７および第１の配向膜８を遮光層５に重なる位置に設けることにより、紫外線により反応する第１の配向膜８への光の入射を遮光層５により防止することができ、配向膜の信頼性を向上させることができる。
【００９１】
このように、全ての領域における液晶を配向させることができることから、リバースチルトドレインなどの配向異常を防止することができ、高い表示性能を実現することができる。特に投射型の液晶表示装置の場合においては、スクリーン５８で拡大表示をするためリバースチルトドメインによるディスクリネーションライン等などの配向異常が顕著に目立つ。高精細、大画面になればなるほど配向異常は目立ち品質劣化は酷くなる。この点、本発明の投射型の液晶表示装置では、配向異常を防止することができ、高精細、大画面になっても配向異常がない画面を提供できることから、非常に有効となる。
【００９２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では透過型の液晶表示装置の例について説明したが、反射型の液晶表示装置にも適用可能である。また、透過型表示と反射型表示との両方を一つの液晶パネルで実現する反射透過併用型の液晶表示装置に適用することも可能である。また、配向膜の形成方法としては、オフセット印刷あるいはインクジェットを用いた例について説明したが、対向基板側はインクジェットを用いて配向膜を形成し、ＴＦＴアレイ基板側はオフセット印刷を用いて配向膜を形成するといったように両者を併用してもよい。
【００９３】
また、本実施形態では、対向基板２側に柱状スペーサ７を設ける例について説明したが、ＴＦＴアレイ基板１側に柱状スペーサ７を形成することも可能である。この場合には、ＴＦＴアレイ基板１の柱状スペーサ７周辺部のみ光配向処理を行い、その他の領域はラビングにより配向処理を行えばよい。
【００９４】
さらに、本実施形態では各々の特性を考慮して、光配向用の第１の配向膜８およびラビング用の第２の配向膜９を別々の材料を用いて形成した例について説明したが、両者の機能をもつ同一の配向膜材料を使用しても光漏れ防止を目的とした同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の平面図である。
【図２】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図である。
【図３】光配向処理を実現する光配向処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】基板とマスクとの位置関係を示す図である。
【図５】偏光紫外線の偏光方向と液晶の配向方向との関係を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】第３実施形態に係る投射型液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１…ＴＦＴアレイ基板、２…対向基板、３…画素電極、４…対向電極、５…遮光層、６…液晶、７…柱状スペーサ、８…第１の配向膜、９…第１の配向膜、１０…ＴＦＴ、１１…半導体層、１２…半導体層、１３…絶縁膜、１４…走査線、１５…保持容量線、１６…層間絶縁膜、１７…ソース電極、１８…ドレイン電極、１９…保護膜、２０…信号線、Ｃｓ…蓄積容量、３０…基板、３１…基板ステージ、３２…マスク、３３…マスクホルダ、３４…照射ヘッド、３５…走行レール、３６…ユニット搬送部、３７…駆動部、３８…ユニットφ回転部、４０…光軸、４１…光源、４２…第１レンズアレイ、４２Ｍ…マイクロレンズ、４３…第２レンズアレイ、４３Ｍ…マイクロレンズ、４４…全反射ミラー、４５…ＰＳ合成素子、４５Ａ…１／２波長板、４６…コンデンサレンズ、４７…ダイクロイックミラー、４８…全反射ミラー、４９…ダイクロイックミラー、５０…リレーレンズ、５１…全反射ミラー、５２…リレーレンズ、５３…全反射ミラー、５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ…フィールドレンズ、５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂ…液晶パネル、５６…クロスプリズム、５７…投射レンズ、５８…スクリーン。
【図１】
2005055713.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005055713.tif 000008
【図７】
2005055713.tif 000009
【図８】
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